بررسی منشأ برخی عناصر در رسوبات سطحی استان سمنان و شمال خاوری اصفهان با استفاده از روش‌های آماری چندمتغیره

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 دانشیار، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

3 کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی دریایی، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

چکیده

انتقال رسوب از راه فرایندهای مختلفی صورت می‌گیرد و بررسی منشأ آنها اهمیت ویژه‌ای دارد. در پژوهش حاضر از رسوبات سطحی منطقه استان سمنان و شمال خاوری اصفهان (خور و بیابانک) برای بررسی و احتمال انتقال توسط باد نمونه‌برداری صورت گرفته است. برای بررسی‌های ژئوشیمیایی 43 نمونه رسوب سطحی جمع‌آوری شد. نمونه‌ها در آزمایشگاه سازمان زمین‌شناسی به روش (ICP) تجزیه شدند. پس از انچام آزمایش داده‌های پرت حذف و برای اطمینان از درستی این امر، تجزیه مقایسه‌ای میانگین‌ها (آزمون تی مستقل (Independent – sample T Test)) میان عناصر مورد مطالعه به کار گرفته شد. برای اطمینان از ارتباط میان عناصر از تحلیل مؤلفه اصلی، تحلیل همبستگی (یا ضریب همبستگی)، تحلیل خوشه‌ای، تحلیل عاملی و جعبه واریمکس استفاده شد. در منطقه استان سمنان عناصر Zn, V, Ti, Sn, Sc ,P, Ni, Mn, Cu, Cr, Co, Cd, Ba, As همبستگی خوبی دارند. قرارگیری این عناصر در یک گروه فاکتور آماری خاستگاه یکسان آنها را نشان می‌دهد و در ارتباط با فرایندهای زمین‌زاد و واحدهای سنگی رخنمون یافته منطقه مانند آتشفشانی‌های متوسط تا بازیک هیالوکلاستیک، آندزیت، بازالت و توف برش در پیرامون منطقه مورد مطالعه است. در منطقه خور و بیابانک عناصر V, Ti, Sn, Sc, Pb, P, Ni, Mn, Cu, Cr, Co, Cd و Zn همبستگی خوبی نشان می‌دهند که احتمالاً بیانگر خاستگاه آنها از سنگ‌های الترامافیک دگرسان شده پروتروزوییک تا پالئوزوییک پیشین انارک- خور است. وجود عامل‌های مثبت در مناطق مورد مطالعه در گروه 1، 3 و 4 رده‌بندی عناصر می‌تواند تحت تأثیر سازندهای زمین‌شناسی منطقه باشد که بیشتر نقش عامل زمین‌زا دارد و گروه 3 از یک سو تحت تأثیر سازندهای زمین‌شناسی منطقه و از سوی دیگر تحت تأثیر فعالیت‌های انسانی یا فعالیت‌های کشاورزی باشد که نقش عامل زمین‌زا و انسان‌زا نامیده می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Multivariate statistical method for constrain on the origin of some elements in surface sediments in Semnan province and NE Isfahan province

نویسندگان [English]

  • H. Moradi 1
  • H. Mohseni 2
  • M. Moeini 3
  • R. Behbahani 3
1 M.Sc. Student, Department of Geology, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Associate Professor, Department of Geology, Faculty of Science, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
3 M. Sc. Department of Marine Geology, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Sediment transport occurs through various processes, whereby their origin is of great importance. Surface sediments of the Semnan province and NE Isfahan province (Khour and Biabanak) were sampled to examine the possibility of transportation by wind. Hence, 43 samples collected from surficial sediments of the Semnan and Isfahan provinces were analyzed using ICP method in the geochemistry lab of the Geological Survey of Iran. After testing outlier data were excluded from any further processing. To ensure confidence of any possible relation between elements, multiple statistical approach including principal component analysis (Pearson correlation), correlation analysis, cluster analysis, factor analysis and varimax boxes were applied. The results show that the elements including Zn, V, Ti, Sn, Sc, P, Ni, Mn, Cu, Cr, Co, Cd, Ba, represent reasonable correlation for samples of the Semnan province. Coeval existing of Co, Mn and Ni may reflect their geogenic source, particularly from intermediate to basic volcanic rocks exposed around the area. In Khour and Biabanak area, V, Ti, Sn, Sc, Pb, P, Ni, Mn, Cu, Cr, Co, Cd, Zn are closely related, which probably points to their origin from altered ultramafic rocks of the Proterozoic-early Paleozoic exposed around the area. There are positive factors in levels 1, 3 and 4 may be affected by various geological formations exposed around the studied areas. However, combined role of human or agricultural activity are more plausible for level 3 in factor analysis.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Elemental Analysis
  • Semnan province
  • Geochemistry
  • NE Isfahan (Khour and Bianabak)
  • Source

آقانباتی، ع.، 1389- زمین‌شناسی ایران، چاپ سوم. سازمان زمین‌شاسی و اکتشافات معدنی کشور، 606 ص.

توکلی، ن، نم‌نبات، ا.، کلیمی نقره‌ئیان، م. و مکی‌زاده، م. ع.، 1393- تغییرات عناصر اصلی، فرعی و نادر خاکی در پهنه‌های دگرسانی گرمابی ولکانیک‎های غرب افیولیت نایین (ایران مرکزی)، پترولوژی. سال پنجم، 17: صص. 137 تا 150.

حسنی‎پاک، ع. ا. و شرف‌الدین، م.، 1384- تحلیل داده‌های اکتشافی، چاپ دوم. انتشارات دانشگاه تهران، 987 ص.

درویش‌زاده، ع.، 1388- زمین‌شناسی ایران، مؤسسه انتشارات امیرکبیر، چاپ سوم، 434 ص.

سعیدی، م.، مدیری، س.، گورابجیری‌پور، آ. و بیاتی، ف.، 1391- کانی‌شناسی و ژئوشیمی رگه‌های مس‌دار اندیس مس چاه‌مورا، جنوب شاهرود با استفاده از آمار چند متغیره، سی و یکمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 9 ص.

قشلاقی، ا.، 1389- ارزیابی اثرات زیست محیطی معدنکاری و استصحال کانسنگ در معدن سرب- روی انگوران، رساله دکترا، دانشگاه شیراز، بخش علوم زمین.

محسنی، ح.، مرادی، ح.، معینی نجف‌آبادی، م. و بهبهانی، ر.، 1393- تحلیل خاستگاه ریزگردها در شمال خاوری اصفهان (خور و بیابانک) با استفاده از داده‌های اقلیم و رسوب‌شناسی، نخستین همایش ملی رسوب‌شناسی ایران و اولین نشست تخصصی چینه‌شناسی ایران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان (خوراسگان)،  6 ص.

مهرابی، ب.، قاسمی سیانی، م. و طالع فاضل، ا.، 1393- بررسی سامانه کانه‌زایی فلزات پایه و گرانبها در محدوده‌های معدنی چشمه حافظ و چالو، کمان ماگمایی ترود – چاه‌شیرین، فصلنامه علوم زمین، سال بیست و چهارم، 93: صص. 105 تا 118.

مهربانی، ش.، 1390- ارزیابی آلودگی فلزات سنگین در منابع آب و خاک دشت ملایر (حوضه آبریز مرویل)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد ژئوشیمی، دانشگاه تربیت معلم،   139 ص.

هاتف، م. ر.، 1374- زمین‌شناسی و پترولوژی سنگ‌های آذرین و دگرگونی منطقه خور- جندق (ایران مرکزی)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد زمین‌شناسی دانشگاه اصفهان، 148 ص. 

 

References

Aistov, L., Melnikov, B., Kriviyakin, B. and Morozov, L., 1984- Geology of the Khur area (Central Iran). Explanatory text of the Khur Quadrangle Map 1:250,000. Geol. Surv. Of Iran.

Allenbach, P., 1966- Geology and Petrology dese Damavand seiner umgebung (Central Alburz). Iran. Mitt. Geol. Inst. E. T. H. Zurich, N. f., 63: p. 1-144.

Chen, T., Liu, X. M., Zhu, M. Z., Zhao, K. L., Wu, J. J., Xu, J. M. and Huang, P., 2008- Identification of Trace Element Sources and Associated Risk Assessment in Vegetable Soils of the Urban-Rural Transitional Area of Hangzhou, China, Environmental Pollution, Vol. 151, No. 1: p. 67-78.

Christodoulidou, M., Charalambous, C., Aletrari, M., Nicolaidou, K. P., Petronda, A., and Ward, N. I., 2012- Arsenic concentrations in groundwaters of Cyprus. Journal of Hydrology (468-469): 94 - 100.

Davis, J. C., 1986- Statistics and Data Analysis in Geology. Wiley International, New York.

De Temmerman, L., Vanongeval, L., Boon, W., and Hoenig, M., 2003- Heavy metal content of aerable soil in northern Belgium. Water, Air, and Soil Pollution, Vol. 148: p. 61–76. 

Devi Onim, J., Ramanathan, A. L., and Singh, G., 2012- Geochemical and Statistical evaluation of groundwater in Imphal and Thoubal district of Manipur, India. Journal of Asian Earth Sciences 48: 136-149.

Diaz, R. V., Aldape, F. and Flores M. J., 2002- Identification of airborne particulate sources, of samples collected in Ticomán, Mexico, using PIXE and multivariate analysis, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, Vol. 189, Issues 1–4: p. 249-253.

Everitt, B. S. and Dunn, G., 2001- Applied Multivariate Data Analysis. Oxford University Press, New York, 2nd ed. 342.

Garcia, J. H., Li, W. W., Arimoto, R., Okrasinski, R., Greenlee, J. and Walton, J., 2004- Characterization and implication of potential fugitive dust sources in the Pasodel Norte region. Science of the Total Environment, Vol. 325: PP. 95-112. 

Haghipour, A., 1974- Etude geologique de la region de Biabanak – Bafq (Iran - Central); Petrologie ET tectonique du slope Precamberien ET du sa couverture. These, Universite Scientifique ET Medicale de Granoble, France. 403.

Kaufman, L., and Rousseeuw, P. J., 1990- Finding Groups in Data. John Wiley and Sons, Inc., New York. 342. 

Kaufman, L., and Rousseeuw, P. J., 2005- Finding Groups in Data. John Wiley and Sons, Inc., New York. 368.

Kelly, J., Thornton, I. and Simpson, P. R., 1996- Urban geochemistry, a study of the influence of anthropogenic activity on the heavy metal content of soils in traditionally industrial and nonindustrial areas of Britain. Applied Geochemistry Vol. 11: p. 363 - 370. 

Lee, C. S., Li, X. D., Shi, W. Z., Cheung, C. S. and Thornton, I., 2006- Metal contamination in urban, suburban, and country park soils of Hong Kong: a study based on GIS and multivariate statistics, Sci. Total Environ, Vol. 356: p. 45–61.

Lin, S., Hsieh, I. J., Huang, K. M. and Wang, C. H., 2002- Influence of the Yangtze River and grain size on the spatial variations of heavy metals and organic carbon in the East China Sea continental shelf sediments. Chemical Geology, Vol. 182: p. 377–394. 

Loska, K. and Wiechuya, D., 2003- Application of principle component analysis for the estimation of source of heavy metal contamination in surface sediments from the Rybnik Reservoir. Chemo. Vol. 51: p. 723-33. 

Miranda, J., Andrade, E., Lo´pez-sua´rez, A., Ledesma, T. R., Cahill, A. and Wakabayashi, P. H., 1996- A receptor model for atmospheric aerosols from a southwestern site in Mexico City. Atmos Environ, 30 (20): p. 3471-3479.

Nowak, B., 1998- Contents and relationship of elements in human hair for a non-industrialized population in Poland. Sci. Total Environ, Vol. 209: p. 59-68. 

Qishlaqi, A. and Moore, F., 2007- Statistical analysis of Accumulation and Sources of Heavy Metals Occurrence in Agricultural Soils of Khoshk River Banks, Shiraz, Iran. American-Eurasian Journal Agriculture and Environtal Sciences, 2(5): p. 565-573.

Reimann, C. and DeCaritat, P., 2000- Intrinsic flaws of element enrichment factor (EFs) in environmental geochemistry, Environtal Sciences. Technol., Vol. 34: p. 5084–5091.

Rollinson, H. R., 1993- Using Geochemical Data, Evaluation, Presentation, Interpretation. Longman Scientific and Technical. New York. 352.

Sanford, F., Pierson, T. and Crovelli, R. A., 1993- An Objective Replacement Method for Censored Geochemical Data, Mathematical Geology, and Vol. 25: p. 59 - 79.

Shakeri, A., Moore, F. and Modaberi, S., 2009- Heavy metal contamination and distribution in the Shiraz industrial complex zone soil, South Shiraz, Iran. World Applied Sciences Journal 6(3): p. 413-425.

Shelley, D., 1992- Igneous and Metamorphic Rocks Under the Microscope.  Classification, Textures, Microstructures and Mineral Pre-  ferred Orientations.  London (Chapman and Hall), 445.

Swan, A. R. H., Sandilands, M. and McCabe, P., 1995- Introduction to Geological Data Analysis, Blackwell Science, 446.

Tlili-Zrelli, B., Azaza, F. H., Gueddari, M. and Bouhlila, R., 2012- Geochemistry and quality assessment of groundwater using graphical and multivariate statistical methods. A case study: Grombalia phreatic aquifer (Northeastern Tunisia). Arabian Journal of Geosciences 6: p. 3545-3561.

Torabi, G., 2011- Late Permian blueschist from Anarak ophiolite (Central Iran, Isfahan province), a mark of multi-suture closure of the Paleo-Tethys ocean. Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, 28(3):  544-554.

Wilmsen, M., Fürsich, F. T., Majidifard, M. R., 2015- An overview of the Cretaceous stratigraphy and facies development of the Yazd Block, western Central Iran/ Journal of Asian Earth Sciences 102, p. 73–91.

Zhang, A. Y., 2012- Evidence on the tradeoff between real activities manipulation and accrualbasedearnings management. The Accounting Review87 (2): p. 675-703.